等离子弧焊可以在不开坡口条件下一次性焊透中厚板［1］，实现单面焊双面成形。等离子弧焊在桥梁搭建、船舶制造、压力容器制造等领域具有广泛的应用前景［2－5］。然而，等离子弧焊接工艺参数窗口窄、工艺裕度小，在一定程度上制约了其在工程领域的应用。等离子弧焊是一个涉及传热传质、熔池流动、小孔动态变化的复杂热物理过程［6］。一些焊接工作者通过检测焊接过程的信号，分析焊接机理，为等离子弧焊接过程控制提供数据，为实现优质的等离子弧焊接头奠定基础。武传松等人［7］通过工业CCD相机拍摄等离子弧焊背面熔池和小孔，分析了熔池和小孔的动态行为;陈树君等人［8］对等离子弧压力进行了测量，研究了等离子弧压力随工艺参数的变化规律。目前，针对等离子弧焊缝缺欠在线检测的研究较少。
基于以上分析，文中将构建一套可清晰检测电弧形态、可在线监测焊缝缺陷的焊接检测系统，实现等离子弧焊接过程的多信号检测，为研究和控制等离子弧焊接过程奠定基础。
等离子弧焊接平台包括等离子弧焊机和焊枪系统、机械运动机构、视觉检测系统、焊接过程监测系统(WeldQAS)、计算机控制系统等，如图1所示。等离子弧焊机和焊枪系统包括等离子弧焊接电源，焊枪，冷却水箱，气瓶等。机械运动机构包括工件移动台，焊枪移动台等。视觉检测系统主要由工业摄像机Xiris XVC－1000及其配套软件等组成，用来实时检测电弧形态。焊接过程监测系统由德国HKS公司生产的HKS焊接分析仪，焊缝成形温感扫描仪TPS(Thermo Profile Scanner)及其配套产品等组成，可以对焊接过程中所有焊接动态、静态特性值进行精确的测定、分析，还可以提供工艺评定报告(WPQR)，为优化焊接工艺，研究焊接缺欠提供数据。计算机控制系统通过PCI数据采集卡将等离子弧焊机、机械运动机构、视觉检测系统、焊接过程监测系统等的控制端连接到计算机上，并通过计算机实现等离子弧焊接工艺的自动化焊接和焊接过程信号的实时采集;计算机控制系统是等离子弧焊接平台的“中央枢纽”，主要实现以下功能:①设置焊接参数;②控制焊接过程;③实时采集，显示和记录焊接参数;④故障报警，急停控制，复位控制;⑤实时显示、录制电弧形态。
采用ELISA法检测血清透明质酸含量，具体方法如下：清晨抽取患者空腹外周血4 ml，室内静置2小时后，采用3 000 r/min速度离心12 min，分离上清液后置于-70℃环境下保存待检，采用美国cell signal公司生产的ELISA试剂盒进行测定，操作按照试剂盒说明进行，采用酶标仪MK3测量。
图1 等离子弧焊接平台示意图
视觉检测系统由工业摄像机Xiris XVC－1000，冷却水箱，计算机以及其配套软件组成。Xiris XVC－1000摄像机可以通过调节光圈和焦距来清晰地检测和捕捉电弧形态，并可以随时切换黑白和伪彩色两种不同模式。在检测等离子弧焊接电弧时，需根据试验条件，通过调节曝光时间和恰当选择全局或者卷帘两种不同快门模式，可以拍摄清晰的等离子弧焊接电弧形态。
等离子弧焊接电弧形态会因工件熔化和穿孔过程发生变化。为了拍摄稳定的等离子弧焊接电弧，采用在尺寸为180 mm×100 mm×25 mm水冷铜块上进行定点等离子弧焊接。表1是水冷铜块定点等离子弧焊的主要工艺参数。
表1 定点等离子弧焊接工艺参数
离子气流量Q1/(L·min－1) 焊接电流I/A 保护气流量Q2/(L·min－1) 电弧电压U/V 喷嘴高度H/mm 2.0 120 20 21.0 5
图2是拍摄的等离子弧焊接电弧形态。根据图2，可以计算出喷嘴出口处的电弧直径(DArcNoz)与工件上表面电弧直径(DArcWP)比值为0.64。试验结果表明，等离子焊接电弧挺度高，发散程度小。计算公式如式(1)所示:
图2 等离子弧焊接电弧形态
该视觉检测系统可以实时检测等离子弧焊接过程。在焊接开始前，可通过该系统检测坡口位置、焊缝中心线位置等，判别焊枪中心轴线是否在焊缝中心线上、工件对接有无错边等。在焊接过程中，可实时检测电弧形态以及熔池熔透动态，为分析焊接过程和控制焊接过程提供数据。
焊接过程监测系统由德国HKS公司的焊接分析仪、TPS传感器、冷却水箱以及计算机等部件组成。焊接过程监测系统通过TPS传感器对凝固成形、红热的焊缝作垂直的温感扫描，形成对焊缝垂直切面上的热能分布描述，从而对焊接过程的缺陷(如熔透问题、焊缝偏离问题、焊缝宽度问题、焊缝熔合不对称性问题等)进行在线实时有效地监测。该系统可以在线实时监测焊缝质量，有问题及时报警;可以记录焊接过程中的实际过程参数等相关信息，并且可以对记录的数据进行筛选、统计、分析、保存，还可以直接输出相应参数的曲线。通过该焊接过程监测系统可以对焊接缺欠进行在线监测，可以对焊接过程进行分析，并可以进行焊接工艺评定和焊接工艺优化。
有时他像一个教员，给各级领导提供具体的指导。1961年3月23日，毛泽东在广州中央工作会议上结合现实对《关于调查工作》一文逐节作了详细讲解，并对调查的技术作了重点介绍。他说，做调查研究“必须恭谨勤劳，把人家当作同志对待。有了平等的态度，当小学生的态度，才能够调查到一点东西”［3］264。
基于搭建的等离子弧焊接平台，采用焊接过程监测系统，以尺寸为200 mm×140 mm×8 mm的304不锈钢作为被焊材料，进行了等离子弧焊接试验。表2是等离子弧焊接的主要工艺参数。图3是焊接过程监测系统监测到的焊接工艺参数。图4是焊缝TPS温感扫描图。从图4所示的等离子弧焊缝TPS温感扫描图可以看出，整条焊缝温感扫描图并不是完全均一的，说明整条焊缝辐射的热能不是均衡的，可以推断出整条焊缝的成形是不一致的。图4中位置a，b，c处的温感图，与其他焊缝处的温感图明显不同。图5是等离子弧焊接后的实际焊缝成形。比较图4中的a，b，c处和图5中的A，B，C处，可以发现温感图反映的焊缝成形与试验得到的焊缝成形基本一致。试验结果表明，焊接过程监测系统可以在线实时监测焊缝成形，并能够比较准确的反映实际焊缝成形的状况。基于该焊接过程监测系统的等离子弧焊接平台对于优化等离子弧焊接工艺参数和指导等离子弧焊接工艺具有较重要的意义。
表2 设定的等离子弧焊接参数
离子气流量Q1/(L·min－1) 焊接电流I/A 保护气流量Q2/(L·min－1) 焊接速度v/(mm·min－1) 喷嘴高度H/mm 2.2 150 20 120 5
图3 WeldQAS焊接参数采集界面
图4 焊缝温感扫描图
图5 焊缝宏观形貌
基于构建的多信号检测等离子弧焊接平台，针对8 mm厚的304不锈钢板，开展不同离子气流量的等离子弧焊接试验。喷嘴距工件表面高度为5 mm，其他主要工艺参数见表3。
采用以上两种工艺参数焊接，拍摄到的电弧图像如图6所示，采集到的焊缝温感扫描图如图7所示。图8为工艺1和工艺2的实际焊缝成形。
当离子气流量为2.0 L/min时，从图6a中可以看出，电弧左侧出现了轻微的反翘现象。由此可以推断没有形成贯穿工件的小孔，工件未完全熔透。实际焊缝确实未熔透，如图8a所示。由图6b中的数据计算出喷嘴出口处的电弧直径(DArcNoz)与工件上表面电弧直径(DArcWP)比值为0.55。当离子气流量为2.4 L/min时，电弧图像对称性较好，没有电弧反翘，表明形成了贯穿工件的小孔，工件完全熔透。实际焊缝确实熔透，如图8b背面成形所示。由图6b中数据计算得喷嘴出口处的电弧直径(DArcNoz)与工件上表面电弧直径(DArcWP)比值为0.62，说明此时电弧挺度较大，穿透能力较强。
表3 工艺1和工艺2的主要焊接工艺参数
试验方案 焊接电流I/A 离子气流量Qρ/(L·min－1) 焊接速度v/(mm·min－1) 保护气流量Q2/(L·min－1)工艺1150 2.0 120 20工艺2150 2.4 120 20
图6 工艺1和2的电弧图像
图7a所示的焊缝温感扫描图颜色深浅不一，轮廓宽窄不均匀，焊缝成形可能不均匀。图8a所示的工艺1实际焊缝成形较差，焊缝正面鱼鳞纹排列不规则，焊缝余高高低不一，母材未被焊透。对比工艺1实时检测的温感扫描图和实际焊缝成形，发现焊缝温感扫描图可以比较准确的反映实际焊缝成形。
1.呕吐 多出现于生后3～6周，亦有更早的，极少数发生在4个月之后。呕吐是主要症状，最初仅是溢奶，接着出现喷射性呕吐。开始时偶有呕吐，随着梗阻加重，几乎每次喂奶后都要呕吐，呕吐物为黏液或乳汁，在胃内潴留时间较长则吐出凝乳，不含胆汁。少数病例由于刺激性胃炎，呕吐物含有新鲜或变性的血液。在呕吐之后婴儿仍有很强的求食欲，如再喂奶仍能用力吸吮。未成熟儿的症状常不典型，喷射性呕吐并不显著。
图7 工艺1和2的焊缝温感扫描图
图7b所示的焊缝温感扫描图整体颜色均一，形状规则，可推测焊缝整体成形较均匀。图8b所示的工艺2实际焊缝正面成形较为均匀，母材被连续焊透，背面焊缝成形良好。对比工艺2实时检测的温感扫描图和实际焊缝成形，发现焊缝温感扫描图可以比较准确的反映实际焊缝成形。
图8 工艺1和2的焊缝形貌
试验结果表明，电弧发生反翘时，焊缝未熔透;电弧不发生反翘时，焊缝熔透。焊缝温感扫描图分布不均匀时，焊缝成形不好;焊缝温感扫描图分布均匀时，焊缝成形较好。由此可见，检测得到的电弧形态、焊缝温感扫描图能较好地反映等离子弧焊接过程和焊缝实际成形。
场所依恋和偏好与自我恢复感知的关系如表4所示。可以看出,场所依恋和偏好与自我恢复感知均表现出显著的相关性,说明场所依恋和偏好对自我恢复力感知有显著的影响,这与以往研究的结论是相同的[26-27],同时,也进一步说明了自我恢复量表的有效性。
(1)构建了可清晰检测电弧形态、可在线监测焊缝缺欠的、计算机控制的自动化等离子弧焊接平台。
(2)等离子弧焊电弧挺度高，发散程度小。通过视觉检测系统拍摄的电弧形态，结果表明，在焊接电流为120 A、电弧电压为21.0 V、喷嘴高度为5 mm时，喷嘴出口处的电弧直径与工件上表面电弧直径比值为0.64。
受到惊吓的女员工本能地将款箱抓紧，发现有人抢劫，她惊慌地叫喊道：“抢劫啦！有人抢银行了！”一边喊，一边死死地拽住款箱。回过神来的保安抡起一根狼牙木棒，勇敢地往郭启明头上打去……搏斗中，挨打后疯狂了的郭启明拔出水果刀捅进了女员工的腹部……伴随着喷涌而出的鲜血，她惨叫一声倒在了地上！
(3)焊接过程监测系统可以形象直观地实时监测等离子弧焊缝质量，焊缝温感扫描图可以较为准确地反映实际的等离子弧焊缝成形，为后续优化等离子弧焊接工艺奠定了基础。
(4)电弧发生反翘时，表明焊缝未熔透;电弧不发生反翘时，表明焊缝熔透。焊缝温感扫描图分布不均匀时，表明焊缝成形不好;焊缝温感扫描图分布均匀时，表明焊缝成形较好。
参考文献
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［2］朱轶峰，张慧，董春林，等.穿孔等离子弧焊接技术研究［J］.航天制造技术，2002(2):22－26.
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［7］Zhang G，Wu C S，Chen J.Single CCD-based sensing of both keyhole exit and weld pool in controlled-pulse PAW［J］.Welding in the World，2018，62(1):1－7.
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